目录
[3.2 SeqList.h](#3.2 SeqList.h)
[3.3.12 SeqList.c](#3.3.12 SeqList.c)
一、数据结构
1.1概念
- 数据结构是计算机存储、组织数据的⽅式。
- 数据结构是指相互之间存在⼀种或多种特定关系的数据元素的集合。数据结构反映数据的内部构成,即数据由那部分构成,以什么⽅式构成,以及数据元素之间呈现的结构。
1.2总结
- 1)能够存储数据(如顺序表、链表等结构)
- 2)存储的数据能够⽅便查找
1.3为什么需要数据结构?
- 程序中如果不对数据进⾏管理,可能会导致数据丢失、操作数据困难、野指针等情况。 通过数据结构,能够有效将数据组织和管理在⼀起。按照我们的⽅式任意对数据进⾏增删改查等操作。
- 最基础的数据结构:数组。
- 【思考】有了数组,为什么还要学习其他的数据结构?
- 假定数组有10个空间,已经使⽤了5个,向数组中插⼊数据步骤: 求数组的⻓度,求数组的有效数据个数,向下标为数据有效个数的位置插⼊数据(注意:这⾥是 否要判断数组是否满了,满了还能继续插⼊吗)..... 假设数据量⾮常庞⼤,频繁的获取数组有效数据个数会影响程序执⾏效率。
- 结论:最基础的数据结构能够提供的操作已经不能完全满⾜复杂算法实现。
二、顺序表
1.顺序表的概念及结构
1.1线性表
- 线性表(linear list)是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。
- 线性表是⼀种在实际中⼴泛使 ⽤的数据结构,常⻅的线性表:顺序表、链表、栈、队列、字符串..
- 线性表在逻辑上是线性结构,也就说是连续的⼀条直线。但是在物理结构上并不⼀定是连续的, 线性表在物理上存储时,通常以数组和链式结构的形式存储。
2.顺序表分类
2.1顺序表和数组的区别
- 顺序表的底层结构是数组,对数组的封装,实现了常⽤的增删改查等接⼝
2.2顺序表的分类
2.2.1静态顺序表
2.2.1.1概念
- 使⽤定⻓数组存储元素
2.2.1.2缺陷
- 空间给少了不够⽤,给多了造成空间浪费
2.2.2动态顺序表
三、动态顺序表的实现
3.1新建项目
3.2 SeqList.h
cs
//C语言
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int SLDataType;//不仅限于int类型 便于后续替换
//动态顺序表
typedef struct SeqList
{
SLDataType* arr; //存储数据的底层结构
int capacity; //记录顺序表的空间大小
int size; //记录顺便当前有效的数据个数
}SL;
//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps);
void SLDestroy(SL* ps);
void SLPrint(SL* ps);
//扩容
void SLCheckCapacity(SL* ps);
//尾插/尾删/头插/头删
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
void SLPopBack(SL* ps);
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);
void SLPopFront(SL* ps);
//指定位置之前插入/删除数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
void SLErase(SL* ps, int pos);
int SLFind(SL* ps, SLDataType x);
3.3SeqList.c
3.3.1初始化
cs
void SLInit(SL* ps)
{
ps->arr = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->size = 0;
}
3.3.2销毁
cs
void SLDestroy(SL* ps)
{
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->size = 0;
ps->capacity = 0;
}
3.3.3打印
cs
void SLPrint(SL* ps)
{
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
printf("%d ", ps->arr[i]);
}
printf("\n");
}
3.3.4扩容
3.3.4.1扩容原则选择
- 一次扩充一个空间:插入一个元素还不会造成空间浪费 ✖ 程序执行效率低下
- 一次扩充固定个大小的空间(10、100)✖ 小了:造成频繁扩容,会造成程序运行低下;大了:造成空间浪费
- 成倍数的扩增(1.5倍、2倍)✅相对高效:数据插入的越多,扩容的大小越来越大即插入数据的数量与扩容大小成近似真相关
3.3.4.2扩容代码呈现
- 首先判断动态数组的元素个数(size)是否等于容量(capacity)。
- 若相等,则需要进行扩容操作。
- 计算新的容量大小,如果原容量为0,则新容量为4,否则新容量为原容量的两倍。
- 调用realloc函数重新分配内存空间,将原动态数组的元素拷贝到新的内存空间中。
- 如果内存分配失败(temp为NULL),则输出错误信息并退出程序。
- 如果内存分配成功,则将新的内存空间地址赋值给动态数组指针arr,同时更新容量为新的容量大小。
cs
//扩容
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
if (ps->size == ps->capacity)
{
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
SLDataType* temp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));
if (temp == NULL)
{
perror("realloc fail!");//扩容失败
exit(1);//退出
}
//扩容成功
ps->arr = temp;
ps->capacity = newCapacity;
}
}
3.3.5尾插
cs
//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);//断言,确保不为空
//空间不够直接插入
SLCheckCapacity(ps);
//空间足够直接插入
ps->arr[ps->size] = x;
ps->size++;
}
3.3.6头插
cs
//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
//旧数据挪动
for (int i = ps->size; i > 0; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
}
ps->arr[0] = x;
ps->size++;
}
3.3.7尾删
cs
//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{
//顺序表为空
assert(ps);
assert(ps->size);
//顺序表不为空
ps->size--;
}
3.3.8头删
cs
//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);
for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
}
ps->size--;
}
3.3.9指定位置之前插入数据
cs
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos <= ps->arr);
SLCheckCapacity(ps);
//pos及之后的数据挪动一位
for (int i = ps->size; i > pos; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
}
ps->arr[pos] = x;
ps->size++;
}
3.3.10指定位置之前删除数据
cs
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
assert(ps);
assert(ps >= 0 && pos < ps->size);
for (int i = pos;i < ps->size;i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
}
}
3.3.11查找
cs
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
if (ps->arr[i] == x)
{
return i;
}
}
return -1; // 表示未找到
}
3.3.12 SeqList.c
cs
#include"SeqList.h"
//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps)
{
ps->arr = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->size = 0;
}
void SLDestroy(SL* ps)
{
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->size = 0;
ps->capacity = 0;
}
//打印
void SLPrint(SL* ps)
{
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
printf("%d ", ps->arr[i]);
}
printf("\n");
}
//扩容
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
if (ps->size == ps->capacity)
{
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
SLDataType* temp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));
if (temp == NULL)
{
perror("realloc fail!");//扩容失败
exit(1);//退出
}
//扩容成功
ps->arr = temp;
ps->capacity = newCapacity;
}
}
//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);//断言,确保不为空
//空间不够直接插入
SLCheckCapacity(ps);
//空间足够直接插入
ps->arr[ps->size] = x;
ps->size++;
}
//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
//旧数据挪动
for (int i = ps->size; i > 0; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
}
ps->arr[0] = x;
ps->size++;
}
//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{
//顺序表为空
assert(ps);
assert(ps->size);
//顺序表不为空
ps->size--;
}
//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);
for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
}
ps->size--;
}
//指定位置之前插入/删除数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos <= ps->arr);
SLCheckCapacity(ps);
//pos及之后的数据挪动一位
for (int i = ps->size; i > pos; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
}
ps->arr[pos] = x;
ps->size++;
}
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
assert(ps);
assert(ps >= 0 && pos < ps->size);
for (int i = pos;i < ps->size;i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
}
}
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
if (ps->arr[i] == x)
{
return i;
}
}
return -1; // 表示未找到
}